一种可调静子叶片的流固热耦合试验装置转让专利
申请号 : CN202011268841.2
文献号 : CN112345229B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 罗忠 , 孙永航 , 杨洪朋 , 李雷 , 魏凯
申请人 : 东北大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,包括驱动组件、静子叶片组件、载荷施加组件、温度施加组件与传感器测试组件;
所述静子叶片组件(2),包括联动环(201)、摇臂(202)、叶片(203)、衬套(204)、机匣(205),其中,联动环(201)与摇臂(202)相连,摇臂(202)套在叶片转轴上,同时转轴放置衬套(204)后固定在机匣上(205);
所述驱动组件(1),包括伺服电机(101)、齿轮箱(102),两者相互配合用于输出运动;伺服电机(101)提供动力,齿轮箱(102)输出动力,联动环(201)的尾部为齿条状插入齿轮箱(102)做直线运动;
载荷施加组件(3),包括拉杆(301)与力加载装置(302),其中拉杆(301)套在叶片(203)的转轴上,力加载装置(302)与拉杆(301)的尾部连接对其施加力;
温度施加组件(4),包括试验台(401)与石英灯(402),试验台(401)为六面体中空结构,用于支撑整个试验装置;静子叶片组件(2)放置于试验台(401)的中央,驱动组件(1)和载荷施加组件(3)分别位于试验台(401)的前后,石英灯(402)布置在试验台四周为静子叶片组件(2)均匀加热;
传感器测试组件(5),用于收集、反馈信息的实验数据采集存储部件,各测试部件与测试系统连接,获得测试结果。
2.根据权利要求1所述的可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,力加载装置(302)通过两个拉杆(301)分别套在叶片(203)两端的转轴上。
3.根据权利要求1所述的可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,所述传感器测试组件(5)包括安装在叶片表面的高温加速度传感器(501)、光纤光栅传感器(502)及热电偶(503),还包括手持的红外测温仪(504);所述高温加速度传感器(501)用于测试静子叶片组件的加速度,获取气动载荷与热载荷改变后的加速度变化情况;光纤光栅传感器(502)用于测试静子叶片组件的应力应变;热电偶(503)用于测试叶片的温度,手持的红外测温仪(504)用于测试静子叶片组件各处的表面温度。
4.根据权利要求1所述的可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,拉杆(301)套在叶片(203)的转轴上,而非直接作用在叶片(203)表面,通过作用拉力或压力,模拟实际的气动力。
5.根据权利要求1所述的可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,所述温度施加组件(4),通过调整石英灯(402)的功率来调整加热温度,并能够在载荷施加组件(3)施加气动载荷的同时为静子叶片组件(2)施加热载荷,实现流固热耦合作用,模拟实际中出现的复杂恶劣工况。
6.根据权利要求1所述的可调静子叶片的流固热耦合试验装置,其特征在于,所述温度施加组件(4)与所述载荷施加组件(3),通过独立作用或同时作用,实现流固、热固、流固热耦合的多种工况。
说明书 :
一种可调静子叶片的流固热耦合试验装置
技术领域
背景技术
具有良好的性能和工作稳定性。
能和安全。特别是航空发动机的运动调节机构,一旦失效极有可能引发机毁人亡的严重飞
行事故。因此,基于复杂恶劣工况可调静子叶片的失效问题,需相应的试验装置进行针对性
的设计。
发明内容
用下,可调静子叶片的加速度、应力、应变、温度的变化情况,进而得出其失效机理。
前后,石英灯布置在试验台四周为静子叶片组件均匀加热;
片组件的加速度,获取气动载荷与热载荷改变后的加速度变化情况;光纤光栅传感器用于
测试静子叶片组件的应力应变;热电偶用于测试叶片的温度,手持的红外测温仪用于测试
静子叶片组件各处的表面温度。
出现的复杂恶劣工况。
载装置对可调静子叶片加力,使用石英灯对可调静子叶片加热,通过测量可调静子叶片各
处位置上的应力应变等物理量,反应复杂恶劣工况下调静子叶片的失效情况,能够为相关
人员的设计改进提供一定的依据。
附图说明
503热电偶;504红外测温仪;505测试系统。
具体实施方式
件2提供动力,用于调节叶片;载荷施加组件3,温度施加组件4为试验装置提供力载荷与热
载荷;传感器测试组件5用于测试各种物理量。
202、叶片203、衬套204、机匣205,联动环201与摇臂202通过销轴相连,摇臂202套在叶片203
的转轴上,同时在转轴放置衬套204后固定在机匣205上,将联动环201的尾部做成齿条形状
插入齿轮箱102,可使其直线运动,带动摇臂202运动,进而使叶片203的转角发生变化,实现
静子叶片的可调性。此静子叶片组件2,可根据需要进行增加,实现多级联调,上述仅为一组
叶片的实例。
难以施加叶片表面的法向力,而对转轴施加则可以代替实际上叶片203的气动载荷。力加载
装置302的力可以为拉力或压力,对拉力来说,可以使较大幅值,此处的力可根据实际情况
调整力加载装置302的输出值,实现气动载荷的施加。此外,力加载装置302可改变输出力的
方向与幅值,以模拟实际气动载荷的变化情况。
中央,将驱动组件1和载荷施加组件3放置于试验台401的前后,还为加热器石英灯402提供
安装位置,石英灯402放置在试验台上,为静子叶片组件2均匀加热,结合红外测温仪504得
知实时温度,通过调整石英灯402的功率来调整加热温度,并能够在载荷施加组件3施加气
动载荷的同时为静子叶片组件2施加热载荷,实现流固热耦合作用,模拟实际中出现的复杂
恶劣工况。
均与测试系统505相连。高温加速度传感器501用于测试静子叶片组件2的加速度,允许使用
者获取气动载荷与热载荷改变后的加速度变化情况。光纤光栅传感器502用于测试静子叶
片组件2的应力应变,可以克服普通应变片难以耐受的高温环境,图中所示仅为一组的情
况,可根据实际需要,布置更多的光纤光栅传感器502。热电偶503用于测试静子叶片组件2
的温度,手持的红外测温仪504,可以测试静子叶片组件2各处的表面温度,二者结合可以更
清楚的了解静子叶片组件2的传热情况,包括热导率、热膨胀率等。测试系统505具有数显功
能,允许使用者随时读取数据。